คือ สารประกอบอินทรีย์ที่มีเฉพาะธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบในธรรมชาติพบสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเกิดอยู่ในแหล่งต่างๆ เช่น ยางไม้ ถ่านหิน ปิโตรเลียม นอกจากนี้ยังพบว่ามีสารประกอบไฮโดรคาร์บอนทีได้จากการสังเคราะห์แหล่งกำเนิดของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่สำคัญที่สุด คือ ปิโตรเลียม
ประเภทของไฮโดรคาร์บอน
ไฮโดรคาร์บอนมีอยู่ 3 ประเภทหลักๆ ได้แก่
1. อะโรมาติคไฮโดรคาร์บอน (aromatic hydrocarbon) เป็นไฮโดรคาร์บอนที่มีวงแหวนอะโรมาติคอย่างน้อยหนึ่งวง
- อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน
ตัวที่นำมาศึกษาคือ เบนซีน ซึ่งเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีคาร์บอน 6 อะตอมต่อกันเป็นวงและมีพันธะคู่สลับกับพันธะเดี่ยว ดังนั้น เบนซีนจึงมีสูตรโครงสร้างเป็นดังนี้
เบนซีนมีสมบัติพิเศษคือ มีโครงสร้างเรโซแนนซ์ทำให้โมเลกุลเสถียรมาก พันธะคู่ของเบนซีนจึงแตกออกได้ยาก
ปฏิกิริยาเคมีของเบนซีน ถึงแม้ว่าเบนซีนจะมีพันธะคู่อยู่ในโมเลกุลในทำนองเดียวกับแอลคีนก็ตาม แต่จะไม่เกิดปฏิกิริยาการเติมแบบเดียวกับแอลคีน กล่าวคือเบนซีนจะไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายโบรมีนในคาร์บอนเตตระคลอไรด์และสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต เบนซีนจะเกิดปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยอะตอมหรือหมู่ที่ไฮโดรเจนอะตอม เช่น การแทนที่ด้วยแฮโลเจน
ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยโบรมีน โบรมีนอะตอมจะเข้าแทนที่ไฮโดรเจนอะตอมโดยมีโลหะไอออนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เกิดเป็นโบรโมเบนซีน
2. ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว (saturated hydrocarbon) หรืออัลเคน(alkane) พันธะระหว่างคาร์บอนมีแต่พันธะเดียว
- อัลเคน (alkane) คือ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่โมเลกุลมีเฉพาะพันธะเดี่ยวเท่านั้น จัดเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนประเภทอิ่มตัว
- หมู่แอลคิล คือ หมู่อะตอมที่เกิดจากการลดจำนวนไฮโดรเจนในแอลเคนลงไป 1 อะตอม เขียนสัญลักษณ์แทนด้วย R มีสูตรโมเลกุลทั่วไปเป็น
CnH2n+1 เมื่อ n คือ จำนวนคาร์บอนอะตอม
- ไซโคลแอลเคน คือ แอลเคนที่ปลายทั้ง 2 ข้างของโซ่สร้างพันธะเคมีเชื่อมต่อกัน มีสูตรโมเลกุลทั่วไปเป็น
ปฏิกิริยาเคมีที่สำคัญของสารประกอบคาร์บอนมี 2 ปฏิกิริยา คือ ปฏิกิริยาการแทนที่และปฏิกิริยาการเติม
3. ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว (unsaturated hydrocarbon) ประกอบไปด้วยพันธะคู่หรือพันธะคู่สามอย่างน้อยหนึ่งพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอน แบ่งได้เป็น 2 ชนิด ได้แก่
- แอลคีน (alkene) คือ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีพันธะคู่อยู่ในโมเลกุลอย่างน้อย 1 พันธะ นอกนั้นเป็นพันธะเดี่ยว จัดเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนชนิดไม่อิ่มตัว ในทำนองเดียวกับแอลเคน แต่แอลคีนมีจำนวนไฮโดรเจนน้อยกว่าแอลเคนอยู่ 2 ตัว สูตรโมเลกุลทั่วไปของแอลคีนจึงเป็น
CnH2n เมื่อ n คือ จำนวนคาร์บอน
- ไซโคลแอลคีน เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนประเภทไม่อิ่มตัว โดยมีสมบัติคล้ายกับแอลคีน มีพันธะคู่อยู่ 1 พันธะ จำนวนอะตอมไฮโดรเจนน้อยกว่าแอลคีน 2 อะตอม การเรียกชื่อให้ใช้ว่า “ไซโคล” นำหน้าชื่อของแอลคีน มีสูตรทั่วไป
CnH2n–2
- อัลไคน์ (alkyne) เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว มีพันธะสามระหว่างอะตอมของคาร์บอน มีจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนน้อยกว่าสองเท่าของจำนวนอะตอมของคาร์บอนอยู่ 2 อะตอม ดังนั้นสูตรทั่วไปจึงเป็น
C nH2n-2 เมื่อ n คือ จำนวนคาร์บอน
สมบัติทางกายภาพของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน
1. สถานะ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีมวลโมเลกุลต่ำ ๆ หรือมีจำนวนคาร์บอนน้อย ๆ มีสถานะเป็นก๊าซ จำนวนคาร์บอนมากขึ้นจะมีสถานะเป็นของเหลวและของแข็งตามลำดับ เช่น
CH4 เป็นก๊าซ C5H12 เป็นของเหลว C20H22 เป็นของแข็ง
2. การละลายน้ำ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนส่วนใหญ่ไม่ละลายน้ำ ละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เฮกเซน เพนเทน เป็นต้น
3. ความหนาแน่น มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำหรือน้อยกว่า 1 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
4. จุดเดือดและจุดหลอมเหลว จะแปรผันตามมวลโมเลกุลหรือแปรผันตามจำนวนคาร์บอนในกรณีไอโซเมอร์มีมวลโมเลกุลเท่ากัน ไอโซเมอร์ที่มีกิ่งก้านมากกว่าจะมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำกว่าไอโซเมอร์ที่ไม่มีกิ่งก้าน
5. การเผาไหม้ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน แบ่งเป็นการเผาไหม้อย่างสมบูรณ์และไม่สมบูรณ์
5.1 การเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนทุกชนิดเมื่อเผาไหม้จะให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และน้ำ (H2O) โดยมีสูตรทั่วไปดังนี้
C5H10 + O2 CO2 + H2O
5.2 การเผาไหม้อย่างไม่สมบูรณ์ จะเกิดเขม่า ปริมาณเขม่าพิจารณาจากจำนวนคาร์บอนเท่ากัน จำนวนไฮโดรเจนน้อย เขม่าจะมาก จำนวนไฮโดรเจนมาก เขม่าจะน้อย เช่น ปริมาณเขม่าของ C6H10> C6H12>C6H14
หรือพิจารณาจากจำนวนไฮโดรเจนเท่ากัน จำนวนคาร์บอนมาก เขม่าจะมาก จำนวนคาร์บอนน้อยเขม่าจะน้อย เช่น ปริมาณเขม่าของ C5H10 > C4H10
ลักษณะสำคัญของการเผาไหม้ของสาร
1. สารที่เผาไหม้ได้ดี และคายพลังงานออกมามาก ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน2. สารประกอบไฮโดรคาร์บอนเกิดการเผาไหม้กับก๊าซ O 2 อย่างสมบูรณ์จะให้ CO 2 และ H 2O พร้อมกับปล่อยความร้อน ออกมาด้วย ดังสมการของการเผาไหม้ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนดังนี้
3. การเผาไหม้ของสารใดเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน และการเผาไหม้ของสารทุกชนิดมีทั้งการสลายพันธะและสร้างพันธะใหม่ ด้วยเหตุนี้พลังงานที่ดูดเข้าไปทั้งหมดที่ใช้ในการสลายพันธะน้อยกว่าพลังงานที่เกิดจากการสร้างพันธะใหม่คายออกมา และเนื่องจากสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเผาไหม้ให้ความร้อนออกมามาก จึงใช้สารเหล่านี้เป็นเชื้อเพลิง4. สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโมเลกุลเล็ก ๆ จะเผาไหม้กับ O 2 ได้ดีกว่าโมเลกุลใหญ่ เช่น CH 4 เผาไหม้กับ O 2 ได้ดีกว่า C 10H 22 เป็นต้น5. ปัจจัยที่มีผลต่อการเผาไหม้ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอน6. ปริมาณก๊าซออกซิเจน ถ้ามีก๊าซออกซิเจนมากจะเกิดการเผาไหม้สมบูรณ์ ติดไฟให้เปลวไฟสว่าง แต่ไม่มีควันและเขม่า ให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำและความร้อน แต่ถ้ามีก๊าซออกซิเจนน้อยจะเกิดการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ ติดไฟให้เปลวไฟสว่าง แต่มีควันและเขม่าให้ผงถ่าน ก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กับน้ำ และความร้อน7. อัตราส่วนโดยอะตอมระหว่าง C กับ H ถ้าต่ำไม่มีควันเขม่า และถ้ามีค่าสูงจะมีควันเขม่ามาก ปริมาณควันเขม่าขึ้นอยู่กับอัตราส่วนโดยอะตอมของ C กับ H
สารประกอบไฮโดรคาร์บอนมีสถานะต่าง ๆ สรุปได้ดังนี้
1. ก๊าซ ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มี C1 - C4 เช่น CH4, C2H6,C2H4
2. ของเหลว ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน C5 - C17 เช่น C6H14, C8H18
3. ของแข็ง ได้แก่ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน C8 ขึ้นไป เช่น C20H42
การเรียกชื่อไฮโดรคาร์บอนแต่ละตัวจะเรียกตามจำนวนอะตอมคาร์บอน ตามด้วยคำลงท้ายเสียงของชนิดไฮโดรคาร์บอน เช่น CH4 เรียกว่ามีเทน (methane) เนื่องจากมีเทนมีจำนวนอะตอมคาร์บอนเพียงตัวเดียว และเป็นอัลเคนซึ่งเสียงลงท้ายเป็น เอน เหมือนกัน
ตามเลขอะตอมคาร์บอน (ขึ้นต้น)
C1: มี..ท (Meth)
C2: อี..ท (Eth)
C3: โพร (Prop)
C4: บิว (Buth)
C5: เพนท์ (Pent)
C6: เฮกซ์ (Hex)
C7: เฮปท์ หรือ เซปท์ (Hept, Sept)
C8: ออกต์ (Oct)
C9: โนน (Non)
C10: เดค (Dec)
ตามชนิดของไฮโดรคาร์บอน (ลงท้าย)
อัลเคน: เอน (-ane)
อัลคีน: อีน (-ene)
อัลไคน์: ไอน์ (-yne)
ที่มา
http://www.geocities.com/rujida_jan/hydrocarbon.htm
http://61.19.145.8/student/m5year2006-2/502/group10/rooms.html
http://thapring.com/Pingpong_web/Hydrocarbon.htm
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น